View source for मेरिडियन चाप

{{short description|Distance along a portion of a meridian, for use in geodesy}}
[[ भूमंडल नापने का शास्र ]] और [[ मार्गदर्शन ]] में, एक मेरिडियन चाप पृथ्वी की सतह पर समान देशांतर वाले दो बिंदुओं के बीच [[वक्र (ज्यामिति)]] है। यह शब्द या तो भूमध्य रेखा (भूगोल) के एक [[चाप (ज्यामिति)]] या इसकी चाप की लंबाई को संदर्भित कर सकता है।

मेरिडियन आर्क्स को मापने का उद्देश्य पृथ्वी का एक आंकड़ा निर्धारित करना है।
मेरिडियन आर्क्स के एक या अधिक मापों का उपयोग [[संदर्भ दीर्घवृत्त]] के आकार का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है जो माप के क्षेत्र में [[ जिओएड ]] का सबसे अच्छा अनुमान लगाता है। दुनिया भर के कई मेरिडियनों के साथ कई अक्षांशों पर मेरिडियन आर्क्स के मापन को पूरी दुनिया में फिट करने के उद्देश्य से एक ''भूस्थैतिक दीर्घवृत्त'' का अनुमान लगाने के लिए जोड़ा जा सकता है।

एक [[गोलाकार पृथ्वी]] के आकार के शुरुआती निर्धारण के लिए एक चाप की आवश्यकता थी। 19वीं सदी में शुरू हुए सटीक सर्वेक्षण कार्य के लिए उस क्षेत्र में कई [[चाप माप]]ों की आवश्यकता थी, जहां सर्वेक्षण किया जाना था, जिससे दुनिया भर में संदर्भ दीर्घवृत्तों का प्रसार हुआ। नवीनतम निर्धारण [[ जियोडेटिक खगोल विज्ञान ]] | एस्ट्रो-जियोडेटिक मापन और उपग्रह जियोडेसी के तरीकों का उपयोग संदर्भ दीर्घवृत्तों को निर्धारित करने के लिए करते हैं, विशेष रूप से भूकेंद्रीय दीर्घवृत्त जो अब वैश्विक समन्वय प्रणालियों जैसे [[WGS 84]] (#Numerical विश्लेषण अभिव्यक्ति देखें) के लिए उपयोग किए जाते हैं।

== माप का इतिहास{{anchor|History}}==
{{see|History of geodesy|History of the metre}}

पृथ्वी के आकार का प्रारंभिक अनुमान ईसा पूर्व चौथी शताब्दी में ग्रीस से और 9वीं शताब्दी में [[खलीफा]] [[ज्ञान का घर]] के विद्वानों से दर्ज किया गया है। पहले यथार्थवादी मूल्य की गणना [[सिकंदरिया]] के वैज्ञानिक एराटोस्थनीज ने लगभग 240 ईसा पूर्व की थी। उन्होंने अनुमान लगाया कि मेरिडियन की लंबाई 252,000 स्टैडियन (यूनिट) है, जिसमें -2.4% और + 0.8% के बीच वास्तविक मूल्य पर त्रुटि है (155 और 160 मीटर के बीच स्टेडियम के लिए एक मान मानते हुए)।<ref name="russo273277">{{cite book |last=Russo |first=Lucio |author-link=Lucio Russo |date=2004 |title=भूली हुई क्रांति|url=https://archive.org/details/forgottenrevolut00russ_217|url-access=limited |location=Berlin |publisher=Springer|page=[https://archive.org/details/forgottenrevolut00russ_217/page/n277 273]-277}}</ref> एराटोस्थनीज ने अपनी तकनीक का वर्णन पृथ्वी की माप पर नामक पुस्तक में किया है, जिसे संरक्षित नहीं किया गया है। लगभग 150 साल बाद [[पोसिडोनियस]] द्वारा इसी तरह की विधि का उपयोग किया गया था, और आर्क माप पद्धति द्वारा 827 में थोड़ा बेहतर परिणाम की गणना की गई थी,<ref name="Torge Müller 2012 p. 5">{{cite book | last1=Torge | first1=W. | last2=Müller | first2=J. | title=भूमंडल नापने का शास्र| publisher=De Gruyter | series=De Gruyter Textbook | year=2012 | isbn=978-3-11-025000-8 | url=https://books.google.com/books?id=RcfmBQAAQBAJ&pg=PA6 | access-date=2021-05-02 | page=5}}</ref> खलीफा अल-मामून को जिम्मेदार ठहराया गया।{{Citation needed|date=January 2012}}

=== दीर्घवृत्तीय पृथ्वी ===
{{main|Earth ellipsoid#Determination}}

प्रारंभिक साहित्य ध्रुवों पर कुचले हुए गोले का वर्णन करने के लिए चपटे गोलाकार शब्द का उपयोग करता है। आधुनिक साहित्य गोलाकार के स्थान पर क्रांति के दीर्घ[[वृत्त]]ाकार शब्द का उपयोग करता है, हालांकि क्रांति के योग्य शब्द आमतौर पर हटा दिए जाते हैं। एक दीर्घवृत्त जो क्रांति का दीर्घवृत्त नहीं है, उसे त्रिअक्षीय दीर्घवृत्त कहा जाता है। इस लेख में गोलाकार और दीर्घवृत्त का उपयोग एक दूसरे के स्थान पर किया गया है, यदि नहीं कहा गया है तो तिरछा निहित है।

17वीं और 18वीं शताब्दी ===
यद्यपि यह शास्त्रीय पुरातनता के बाद से जाना जाता था कि 17 वीं शताब्दी तक पृथ्वी गोलाकार पृथ्वी थी, सबूत जमा हो रहे थे कि यह एक आदर्श क्षेत्र नहीं था। 1672 में, [[जीन रिचर]] ने पहला प्रमाण पाया कि पृथ्वी पर [[गुरुत्वाकर्षण]] स्थिर नहीं था (जैसा कि पृथ्वी एक गोलाकार होती तो ऐसा होता); वह केयेन, [[फ्रेंच गयाना]] के लिए एक पेंडुलम घड़ी ले गया और पाया कि यह खो गया है {{frac|2|1|2}} मिनट प्रति दिन [[पेरिस]] में इसकी दर की तुलना में।<ref>{{cite book
  | last = Poynting
  | first = John Henry
  |author2=Joseph John Thompson
  | title = A Textbook of Physics, 4th Ed.
  | publisher = Charles Griffin & Co.
  | year = 1907
  | location = London
  | page = [https://archive.org/details/bub_gb_TL4KAAAAIAAJ/page/n30 20]
  | url = https://archive.org/details/bub_gb_TL4KAAAAIAAJ
  }}</ref><ref name="Lenzen1964">{{cite conference
  | first = Lenzen
  | last = Victor F.
  |author2=Robert P. Multauf
  | title = Paper 44: Development of gravity pendulums in the 19th century
  | book-title = United States National Museum Bulletin 240: Contributions from the Museum of History and Technology reprinted in Bulletin of the Smithsonian Institution
  | pages = 307
  | publisher = [[Smithsonian Institution Press]]
  | year = 1964
  | location = Washington
  | url = https://books.google.com/books?id=A1IqAAAAMAAJ&pg=RA2-PA307
  | access-date = 2009-01-28}}</ref> इसने संकेत दिया कि पेरिस की तुलना में केयेन में गुरुत्वाकर्षण का [[त्वरण]] कम था। पेंडुलम ग्रेविमीटर को दुनिया के दूरदराज के हिस्सों में यात्राओं पर ले जाया जाने लगा, और यह धीरे-धीरे पता चला कि बढ़ते [[अक्षांश]] के साथ गुरुत्वाकर्षण सुचारू रूप से बढ़ता है, [[भूमध्य रेखा]] की तुलना में [[भौगोलिक ध्रुव]]ों पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण लगभग 0.5% अधिक होता है।

1687 में, [[आइजैक न्यूटन]] ने फिलोसोफी नेचुरेलिस प्रिन्सिपिया मैथेमेटिका में एक प्रमाण के रूप में प्रकाशित किया था कि पृथ्वी चपटी गोलाकार आकृति के बराबर है {{sfrac|1|230}}.<ref name=Newton>Isaac Newton: [https://archive.org/details/bub_gb_KaAIAAAAIAAJ/page/n408 <!-- pg=405 --> ''Principia'', Book III, Proposition XIX, Problem III], translated into English by Andrew Motte. A searchable modern translation is available at [http://17centurymaths.com 17centurymaths]. Search the following [http://17centurymaths.com/contents/newton/book3s1.pdf pdf file] for 'spheroid'.</ref> यह कुछ, लेकिन सभी नहीं, फ्रांसीसी वैज्ञानिकों द्वारा विवादित था। 1684-1718 की अवधि में [[ जॉन डोमिनिक कैसिनी ]] और उनके बेटे [[जैक्स कैसिनी]] द्वारा [[ जॉन पिकार्ड ]] के एक मध्याह्न चाप को एक लंबे चाप तक बढ़ाया गया था।<ref name=clarke>{{cite book
|year=1880
|last=Clarke
|first=Alexander Ross
|author-link=Alexander Ross Clarke
|title=Geodesy
|url= https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.42772 |publisher=Clarendon Press
|location=Oxford
|oclc=2484948}}. Freely available online at [https://archive.org/details/cu31924004129650 Archive.org] and [https://www.forgottenbooks.com/en/books/Geodesy_10059832 Forgotten Books] ({{ISBN|9781440088650}}). In addition the book has been reprinted by [https://www.bookdepository.com/Geodesy-Alexander-Ross-Clarke/9781293262535 Nabu Press] ({{ISBN|978-1286804131}}), the first chapter covers the history of early surveys.</ref> चाप को कम से कम तीन अक्षांश निर्धारणों के साथ मापा गया था, इसलिए वे चाप के उत्तरी और दक्षिणी हिस्सों के लिए औसत वक्रता निकालने में सक्षम थे, जिससे समग्र आकार का निर्धारण हो सके। परिणामों ने संकेत दिया कि पृथ्वी एक लम्बी गोलाकार (ध्रुवीय त्रिज्या से कम भूमध्यरेखीय त्रिज्या के साथ) थी। इस मुद्दे को हल करने के लिए, [[फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज]] (1735) ने पेरू (पियरे बौगुएर, [[लुइस गोडिन]], [[चार्ल्स मैरी डे ला कोंडोमाइन]], [[एंटोनियो डी उलोआ]], [[जॉर्ज जुआन और सांतासिलिया]]) और लैपलैंड ([[पियरे लुइस मौपर्टुइस]], [[एलेक्सिस क्लेराट]], चार्ल्स) के लिए अभियान प्रस्तावित किया। एटिएन लुई कैमस, [[पियरे-चार्ल्स ले मोननियर]], रेजिनाल्ड आउटहियर, [[एंडर्स सेल्सियस]])। पेरू के अभियान का वर्णन [[फ्रेंच जियोडेसिक मिशन]] लेख में किया गया है और [[लैपलैंड के लिए फ्रेंच जियोडेसिक मिशन]] टू लैपलैंड लेख में वर्णित है। विषुवतीय और ध्रुवीय अक्षांशों पर परिणामी मापों ने पुष्टि की कि न्यूटन का समर्थन करने वाले एक चपटे गोलाकार द्वारा पृथ्वी का सबसे अच्छा मॉडल तैयार किया गया था।<ref name=clarke/>हालांकि, 1743 तक, क्लेराट के प्रमेय ने न्यूटन के दृष्टिकोण को पूरी तरह से बदल दिया था।

सदी के अंत तक, [[जीन-बैप्टिस्ट-जोसेफ डेलम्ब्रे]] ने [[डनकर्क]] से भूमध्य सागर (डेलम्ब्रे और मेचैन के मध्याह्न चाप) तक फ्रांसीसी चाप को फिर से माप लिया और बढ़ाया। अक्षांश के चार मध्यवर्ती निर्धारणों द्वारा इसे पाँच भागों में विभाजित किया गया था। पेरू के चाप के लिए मापों को एक साथ जोड़कर,
दीर्घवृत्त आकार के मापदंडों को निर्धारित किया गया था और [[पेरिस मेरिडियन]] के साथ भूमध्य रेखा और ध्रुव के बीच की दूरी की गणना की गई थी {{val|5130762}} [[toise]]s पेरिस में मानक toise बार द्वारा निर्दिष्ट के रूप में। इस दूरी को सटीक रूप से परिभाषित करना {{val|10000000|u=m}} के रूप में एक नए मानक [[मीटर]] बार के निर्माण का नेतृत्व किया {{val|0.5130762}} थाह।<ref name=clarke/>{{rp|22}}

==== 19वीं सदी ====
19वीं शताब्दी में, कई खगोलशास्त्री और भूगर्भशास्त्री विभिन्न मध्याह्न चापों के साथ पृथ्वी की वक्रता के विस्तृत अध्ययन में लगे हुए थे। विश्लेषण के परिणामस्वरूप प्लेसिस 1817, एअरी 1830, [[बेसेल दीर्घवृत्ताभ]], एवरेस्ट 1830, और [[अलेक्जेंडर रॉस क्लार्क]] जैसे कई मॉडल दीर्घवृत्त प्राप्त हुए।<ref>{{cite book
|year=1866
|first1=Alexander Ross
|last1=Clarke
|first2=Henry
|last2=James
|title=Comparisons of the standards of length of England, France, Belgium, Prussia, Russia, India, Australia, made at the Ordnance survey office, Southampton
|publisher=G.E. Eyre and W. Spottiswoode for H.M. Stationery Office
|location=London
|url=http://www.mdz-nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn:nbn:de:bvb:12-bsb10352632-5
|oclc=906501
|pages=281–87
}} Appendix on Figure of the Earth.</ref> पृथ्वी दीर्घवृत्ताभ#ऐतिहासिक पृथ्वी दीर्घवृत्ताभ के अंतर्गत दीर्घवृत्ताभों की विस्तृत सूची दी गई है।

=== [[समुद्री मील]] ===
ऐतिहासिक रूप से एक समुद्री मील को एक गोलाकार पृथ्वी के मध्याह्न के साथ चाप के एक मिनट की लंबाई के रूप में परिभाषित किया गया था। एक दीर्घवृत्ताभ मॉडल अक्षांश के साथ समुद्री मील की भिन्नता की ओर जाता है। इसे समुद्री मील को ठीक 1,852 मीटर परिभाषित करके हल किया गया था। हालाँकि, सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, दूरियों को चार्ट के अक्षांश पैमाने से मापा जाता है। जैसा कि [[रॉयल यॉटिंग एसोसिएशन]] [[डे स्किपर]]्स के लिए अपने मैनुअल में कहता है: 1 (मिनट) अक्षांश = 1 समुद्री मील, इसके बाद सबसे व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए दूरी को अक्षांश पैमाने से मापा जाता है, यह मानते हुए कि अक्षांश का एक मिनट एक समुद्री मील के बराबर होता है।<ref>{{cite book|last=Hopkinson|first=Sara|title=आरवाईए डे स्किपर हैंडबुक - सेल|year=2012|isbn=9781-9051-04949|publisher=The Royal Yachting Association|place=Hamble|page=76}}</ref>


== गणना ==
{{see also|Latitude#Meridian arc}}

गोले पर, याम्योत्तर चाप की लंबाई केवल वृत्ताकार_सेक्टर#आर्क_लंबाई होती है।
क्रांति के दीर्घवृत्त पर, लघु मध्याह्न चापों के लिए, उनकी लंबाई को पृथ्वी की त्रिज्या#मध्यवर्ती|पृथ्वी की वक्रता की भूमध्यरेखीय त्रिज्या और वृत्ताकार चाप सूत्रीकरण का उपयोग करके अनुमानित किया जा सकता है।
लंबे चापों के लिए, लंबाई दो 'मध्याह्न दूरी' के घटाव से होती है, भूमध्य रेखा से अक्षांश पर एक बिंदु तक की दूरी {{mvar|φ}}.
मानचित्र अनुमानों के सिद्धांत में यह एक महत्वपूर्ण समस्या है, विशेष रूप से अनुप्रस्थ मर्केटर प्रक्षेपण।

मुख्य दीर्घवृत्ताकार पैरामीटर हैं, {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, {{mvar|f}}, लेकिन सैद्धांतिक काम में यह अतिरिक्त मापदंडों को परिभाषित करने के लिए उपयोगी है, विशेष रूप से सनकीपन (गणित), {{mvar|e}}, और तीसरा चपटा {{mvar|n}}. इनमें से केवल दो पैरामीटर स्वतंत्र हैं और उनके बीच कई संबंध हैं:
:<math>\begin{align}
 f&=\frac{a-b}{a}\,, \qquad  e^2=f(2-f)\,, \qquad n=\frac{a-b}{a+b}=\frac{f}{2-f}\,,\\
b&=a(1-f)=a\sqrt{1-e^2}\,,\qquad  e^2=\frac{4n}{(1+n)^2}\,.
\end{align}</math>


=== परिभाषा ===
<!--'''Comment''': notation is problematic in this area. One must distinguish between the meridian radius of curvature and the meridian distance. The notation {{math|''M''(''φ'')}} has been used for both. The definitions adopted here are:
*{{math|''M''(''φ'')}} is the meridian radius of curvature.
*{{math|''m''(''φ'')}} is the meridian distance.-->
पृथ्वी की त्रिज्या#मेरिडोनल को इसके बराबर दिखाया जा सकता है:<ref>Rapp, R, (1991): [http://hdl.handle.net/1811/24333 Geometric Geodesy, Part I], §3.5.1, pp. 28–32.</ref><ref name=osborne>{{citation|first=Peter
|last=Osborne
|title=The Mercator Projections
|year=2013
|doi=10.5281/zenodo.35392
}} Section 5.6. This reference includes the derivation of curvature formulae from first principles and a proof of Meusnier's theorem. (Supplements: [https://zenodo.org/record/35561 Maxima files] and  [https://zenodo.org/record/35562 Latex code and figures])</ref>
:<math> M(\varphi) = \frac{a(1 - e^2)}{\left(1 - e^2 \sin^2 \varphi \right)^\frac32},</math>
याम्योत्तर के एक अतिसूक्ष्म तत्व की चाप लंबाई है {{math|''dm'' {{=}} ''M''(''φ'') ''dφ''}} (साथ {{mvar|φ}} रेडियंस में)। इसलिए, भूमध्य रेखा से अक्षांश तक भूमध्य रेखा की दूरी {{mvar|φ}} है
:<math>\begin{align}
m(\varphi) &=\int_0^\varphi M(\varphi) \, d\varphi \\
&= a(1 - e^2)\int_0^\varphi \left(1 - e^2 \sin^2 \varphi \right)^{-\frac32} \, d\varphi\,.
\end{align}</math>
के संदर्भ में लिखे जाने पर दूरी सूत्र सरल होता है
अक्षांश#पैरामीट्रिक (या कम) अक्षांश,
:<math>m(\varphi) = b\int_0^\beta\sqrt{1 + e'^2\sin^2\beta}\,d\beta\,,</math>
कहाँ {{math|tan ''β'' {{=}} (1 − ''f'')tan ''φ''}} और {{math|''e''′<sup>2</sup> {{=}} {{sfrac|''e''<sup>2</sup>|1 − ''e''<sup>2</sup>}}}}.

भले ही अक्षांश सामान्य रूप से सीमा तक ही सीमित हो {{math|[−{{sfrac|π|2}},{{sfrac|π|2}}]}}, यहां दिए गए सभी सूत्र पूरे मेरिडियन दीर्घवृत्त (एंटी-मेरिडियन सहित) के आसपास की दूरी को मापने के लिए लागू होते हैं। इस प्रकार की श्रेणियाँ {{mvar|φ}}, {{mvar|β}}, और सुधारक अक्षांश {{mvar|μ}}, अप्रतिबंधित हैं।

=== अण्डाकार अभिन्न से संबंध ===
{{further|Ellipse#Arc length}}

उपरोक्त इंटीग्रल एक एलिप्टिक इंटीग्रल के एक विशेष मामले से संबंधित है # तीसरी तरह का अधूरा एलिप्टिक इंटीग्रल। ऑनलाइन [[एनआईएसटी]] हैंडबुक के अंकन में<ref>F. W. J. Olver, D. W. Lozier, R. F. Boisvert, and C. W. Clark, editors,
2010, [http://dlmf.nist.gov NIST Handbook of Mathematical Functions] (Cambridge
University Press).</ref> ([http://dlmf.nist.gov/19.2#ii अनुभाग 19.2(ii)]),
:<math>m(\varphi)=a\left(1-e^2\right)\,\Pi(\varphi,e^2,e)\,.</math>
इसे दीर्घवृत्तीय समाकल#दूसरी तरह के अपूर्ण दीर्घवृत्तीय समाकलन के संदर्भ में भी लिखा जा सकता है (NIST हस्तपुस्तिका [http://dlmf.nist.gov/19.6#iv अनुभाग 19.6(iv)] देखें),
:<math>\begin{align}
m(\varphi) &= a\left(E(\varphi,e)-\frac{e^2\sin\varphi\cos\varphi}{\sqrt{1-e^2\sin^2\varphi}}\right) \\
&= a\left(E(\varphi,e)+\frac{d^2}{d\varphi^2}E(\varphi,e)\right) \\
&= b E(\beta, ie')\,.
\end{align}</math>
एनआईएसटी हैंडबुक में अण्डाकार इंटीग्रल और सन्निकटन की गणना (मनमानी सटीकता के लिए) पर भी चर्चा की गई है। ये कार्य गणित जैसे कंप्यूटर बीजगणित कार्यक्रमों में भी कार्यान्वित किए जाते हैं<ref>[http://reference.wolfram.com/mathematica/guide/EllipticIntegrals.html Mathematica guide: Elliptic Integrals]</ref> और मैक्सिमा।<ref>[http://maxima.sf.net Maxima], 2009, A computer algebra system, version 5.20.1.</ref>


===श्रृंखला विस्तार===

उपरोक्त इंटीग्रल को एक टेलर श्रृंखला में इंटीग्रैंड का विस्तार करके, शब्द द्वारा परिणामी इंटीग्रल का प्रदर्शन करके, और परिणाम को त्रिकोणमितीय श्रृंखला के रूप में व्यक्त करके एक अनंत छंटनी वाली श्रृंखला के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। 1755 में, [[लियोनहार्ड यूलर]] ने उत्केन्द्रता (गणित)#एलीप्सेस वर्ग में एक विस्तार प्राप्त किया।<ref>{{cite journal
|year = 1755
|last = Euler |first = L. |author-link = Leonhard Euler
|title = Élémens de la trigonométrie sphéroïdique tirés de la méthode des plus grands et plus petits
|trans-title=Elements of spheroidal trigonometry taken from the method of maxima and minima
|language = fr
|journal = Mémoires de l'Académie Royale des Sciences de Berlin 1753
|pages = 258&ndash;293
|volume = 9
|url = https://books.google.com/books?id=QIIfAAAAYAAJ&pg=PA258
}} [https://archive.org/details/histoiredelacad01berlgoog/page/n425 <!-- pg=362 --> Figures].</ref>


==== विलक्षणता में विस्तार ({{mvar|e}})====
1799 में [[जीन बैप्टिस्ट जोसेफ डेलम्ब्रे]]<ref name=delambre>Delambre, J. B. J. (1799): [https://archive.org/details/bub_gb_DBAOAAAAQAAJ/page/n81 <!-- pg=72 --> ''Méthodes Analytiques pour la Détermination d'un Arc du Méridien''; précédées d'un mémoire sur le même sujet par A. M. Legendre], De L'Imprimerie de Crapelet, Paris, 72–73</ref> व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले विस्तार को व्युत्पन्न किया {{math|''e''<sup>2</sup>}},

:<math>m(\varphi)=\frac{b^2}a\left(D_0\varphi+D_2\sin 2\varphi+D_4\sin4\varphi+D_6\sin6\varphi+D_8\sin8\varphi+\cdots\right)\,,</math>
कहाँ
:<math>\begin{align}
D_0 &= 1 + \tfrac{3}{4} e^2 + \tfrac{45}{64} e^4 + \tfrac{175}{256} e^6 + \tfrac{11025}{16384} e^8 + \cdots, \\[5mu]
D_2 &= - \tfrac{3}{8} e^2 - \tfrac{15}{32} e^4 - \tfrac{525}{1024} e^6 - \tfrac{2205}{4096} e^8 - \cdots, \\[5mu]
D_4 &= \tfrac{15}{256} e^4 + \tfrac{105}{1024} e^6 + \tfrac{2205}{16384} e^8 + \cdots, \\[5mu]
D_6 &= - \tfrac{35}{3072} e^6 - \tfrac{105}{4096} e^8 - \cdots, \\[5mu]
D_8 &= \tfrac{315}{131072} e^8 + \cdots.
\end{align}</math>
रिचर्ड रैप इस परिणाम की एक विस्तृत व्युत्पत्ति देता है।<ref>Rapp, R, (1991), §3.6, pp. 36–40.</ref><!--  In this article, trigonometric terms of the form {{math|sin 4''φ''}} are interpreted as {{math|sin(4''φ'')}}.-->


====तीसरे चपटेपन में विस्तार ({{mvar|n}})====

चपटे # पहले, दूसरे और तीसरे चपटे के संदर्भ में विस्तार करके काफी तेज अभिसरण वाली श्रृंखला प्राप्त की जा सकती है {{mvar|n}} सनकीपन के बजाय। से संबंधित हैं
:<math>e^2 = \frac{4n}{(1+n)^2}\,.</math>
1837 में, [[फ्रेडरिक बेसेल]] ने ऐसी ही एक श्रृंखला प्राप्त की,<ref>{{Cite journal | last = Bessel | first = F. W. | author-link = Friedrich Bessel| doi = 10.1002/asna.18370142301 | title = Bestimmung der Axen des elliptischen Rotationssphäroids, welches den vorhandenen Messungen von Meridianbögen der Erde am meisten entspricht | language = de|trans-title=Estimation of the axes of the ellipsoid through measurements of the meridian arc| journal = Astronomische Nachrichten | volume = 14 | issue = 333 | pages = 333–346| year = 1837 | bibcode = 1837AN.....14..333B | url = https://zenodo.org/record/1424603 }}</ref> जिसे [[फ्रेडरिक रॉबर्ट हेल्मर्ट]] द्वारा एक सरल रूप में रखा गया था,<ref>Helmert, F. R. (1880): [https://books.google.com/books?id=0l0OAAAAYAAJ&pg=PA44 ''Die mathematischen und physikalischen Theorieen der höheren Geodäsie'', Einleitung und 1 Teil], Druck und Verlag von B. G. Teubner, Leipzig, § 1.7, pp. 44–48.  English translation (by the Aeronautical Chart and Information Center, St. Louis) available at  {{doi|10.5281/zenodo.32050}}</ref><ref>Krüger, L. (1912): ''[https://dx.doi.org/10.2312/GFZ.b103-krueger28 Konforme Abbildung des Erdellipsoids in der Ebene]''. Royal Prussian Geodetic Institute, New Series 52, page 12</ref>
:<math>m(\varphi)=\frac{a+b}2\left(H_0\varphi+H_2\sin 2\varphi+H_4\sin4\varphi+H_6\sin6\varphi+H_8\sin8\varphi+\cdots\right)\,,</math>
साथ
:<math>\begin{align}
H_0 &= 1 + \tfrac{1}{4} n^2 + \tfrac{1}{64} n^4 + \cdots, \\
H_2 &= - \tfrac{3}{2} n + \tfrac{3}{16} n^3 + \cdots,&
H_6 &= - \tfrac{35}{48} n^3 + \cdots, \\
H_4 &= \tfrac{15}{16} n^2 - \tfrac{15}{64} n^4 - \cdots,\qquad&
H_8 &= \tfrac{315}{512} n^4 - \cdots.
\end{align}</math>
क्योंकि {{mvar|n}} चिन्ह कब बदलता है {{mvar|a}} और {{mvar|b}} आपस में जुड़े हुए हैं, और क्योंकि प्रारंभिक कारक {{math|{{sfrac|1|2}}(''a'' + ''b'')}} इस अदला-बदली के तहत स्थिर है, के विस्तार में आधी शर्तें {{math|''H''<sub>2''k''</sub>}} गायब होना।

श्रृंखला को या तो व्यक्त किया जा सकता है {{mvar|a}} या {{mvar|b}} प्रारंभिक कारक के रूप में लिखकर, उदाहरण के लिए,
:<math>\tfrac12(a+b) = \frac{a}{1+n} = a(1-n+n^2-n^3+n^4-\cdots)\,,</math>
और परिणाम को एक श्रृंखला के रूप में विस्तारित करना {{mvar|n}}. भले ही इसका परिणाम धीरे-धीरे अभिसरण श्रृंखला में होता है, ऐसी श्रृंखला का उपयोग [[राष्ट्रीय भू-स्थानिक खुफिया एजेंसी]] द्वारा अनुप्रस्थ मर्केटर प्रक्षेपण के विनिर्देश में किया जाता है।<ref>J. W. Hager, J.F. Behensky, and B.W. Drew, 1989. Defense Mapping Agency Technical Report TM 8358.2. [http://earth-info.nga.mil/GandG/publications/tm8358.2/TM8358_2.pdf The universal grids: Universal Transverse Mercator (UTM) and Universal Polar Stereographic (UPS)]</ref> और [[ग्रेट ब्रिटेन का आयुध सर्वेक्षण]]।<ref name=osgb>[http://www.ordnancesurvey.co.uk/docs/support/guide-coordinate-systems-great-britain.pdf A guide to coordinate systems in Great Britain], Ordnance Survey of Great Britain.</ref>


====पैरामीट्रिक अक्षांश के संदर्भ में श्रृंखला====

1825 में, बेसेल<ref name=bessel25>{{cite journal
|ref = {{harvid|Bessel|1825}}
|last = Bessel
|first = F. W.
|title = The calculation of longitude and latitude from geodesic measurements (1825)
|author-link = Friedrich Bessel
|journal = Astron. Nachr.
|year = 2010
|volume = 331
|number = 8
|pages = 852&ndash;861
|arxiv = 0908.1824
|doi = 10.1002/asna.201011352
|bibcode = 2010AN....331..852K
|s2cid = 118760590
}} English translation of Astron. Nachr. '''4''', 241–254 (1825), §5.</ref> पैरामीट्रिक अक्षांश के संदर्भ में मध्याह्न दूरी का विस्तार प्राप्त किया {{mvar|β}} दीर्घवृत्ताभ पर जियोडेसिक्स पर उनके कार्य के संबंध में,

:<math>m(\varphi)=\frac{a+b}2\left(B_0\beta+B_2\sin 2\beta+B_4\sin4\beta+B_6\sin6\beta+B_8\sin8\beta+\cdots\right)\,,</math>
साथ
:<math>\begin{align}
B_0 &= 1 + \tfrac{1}{4} n^2 + \tfrac{1}{64} n^4 + \cdots = H_0\,,\\
B_2 &= - \tfrac{1}{2} n + \tfrac{1}{16} n^3 + \cdots, &
B_6 &= - \tfrac{1}{48} n^3 + \cdots, \\
B_4 &= - \tfrac{1}{16} n^2 + \tfrac{1}{64} n^4 + \cdots, \qquad&
B_8 &= - \tfrac{5}{512} n^4 + \cdots.
\end{align}</math>
क्योंकि यह श्रृंखला दूसरी तरह के अण्डाकार अभिन्न के लिए एक विस्तार प्रदान करती है, इसका उपयोग भौगोलिक अक्षांश के रूप में चाप की लंबाई लिखने के लिए किया जा सकता है

:<math>m(\varphi)=\frac{a+b}2\left(B_0\varphi-B_2\sin2\varphi+B_4\sin4\varphi-B_6\sin6\varphi+B_8\sin8\varphi-\cdots-\frac{2n\sin2\varphi}{\sqrt{1+2n\cos2\varphi+n^2}}\right)\,.</math>


==== सामान्यीकृत श्रृंखला ====

उपरोक्त श्रृंखला, सनकीपन में आठवें क्रम में या तीसरे सपाट में चौथे क्रम में, मिलीमीटर सटीकता प्रदान करते हैं। प्रतीकात्मक बीजगणित प्रणालियों की सहायता से, उन्हें आसानी से तीसरे चपटेपन में छठे क्रम तक बढ़ाया जा सकता है जो स्थलीय अनुप्रयोगों के लिए पूर्ण दोहरी सटीकता प्रदान करता है।

Delambre<ref name=delambre/>और बेसेल<ref name=bessel25/>दोनों ने अपनी श्रृंखला को एक ऐसे रूप में लिखा है जो उन्हें मनमाना क्रम में सामान्यीकृत करने की अनुमति देता है। बेसेल की श्रृंखला में गुणांक विशेष रूप से सरल रूप से व्यक्त किए जा सकते हैं

:<math>B_{2k} =
\begin{cases} c_0\,, & \text{if }k = 0\,, \\[5px]
\dfrac{c_k}{k}\,, & \text{if } k > 0\,,
\end{cases}</math>
कहाँ
:<math>c_k = \sum_{j=0}^\infty \frac{(2j-3)!!\, (2j+2k-3)!!}{(2j)!!\, (2j+2k)!!} n^{k+2j}</math>
और {{math|''k''!!}} दोहरा भाज्य है, जो पुनरावर्तन संबंध के माध्यम से ऋणात्मक मानों तक विस्तारित है: {{nowrap|(−1)!! {{=}} 1}} और {{nowrap|(−3)!! {{=}} −1}}.

हेल्मर्ट की श्रृंखला में गुणांक समान रूप से व्यक्त किए जा सकते हैं
:<math>H_{2k} = (-1)^k (1-2k)(1+2k) B_{2k}\,.</math>
यह परिणाम फ्रेडरिक रॉबर्ट हेल्मर्ट द्वारा अनुमानित किया गया था<ref>Helmert (1880), §1.11</ref> और सिंगल एक्सचेंज द्वारा साबित हुआ।<ref>Kawase, K. (2011): [http://www.gsi.go.jp/common/000062452.pdf A General Formula for Calculating Meridian Arc Length and its Application to Coordinate Conversion in the Gauss-Krüger Projection], Bulletin of the [[Geospatial Information Authority of Japan]], '''59''', 1–13</ref>
कारण {{math|(1 − 2''k'')(1 + 2''k'')}} के संदर्भ में श्रृंखला के खराब अभिसरण का परिणाम है {{mvar|φ}} की तुलना में {{mvar|β}}.

==== संख्यात्मक भाव ====

ऊपर दी गई त्रिकोणमितीय श्रृंखला का क्लेंशॉ एल्गोरिथ्म#जियोडेटिक अनुप्रयोगों का उपयोग करके आसानी से मूल्यांकन किया जा सकता है। यह विधि अधिकांश त्रिकोणमितीय कार्यों की गणना से बचती है और श्रृंखला को तेजी से और सटीक रूप से अभिव्यक्त करने की अनुमति देती है। तकनीक का उपयोग अंतर का मूल्यांकन करने के लिए भी किया जा सकता है {{math|''m''(''φ''<sub>1</sub>) − ''m''(''φ''<sub>2</sub>)}} उच्च सापेक्ष सटीकता बनाए रखते हुए।

अर्ध-प्रमुख अक्ष और [[वर्ल्ड जियोडेटिक सिस्टम]] दीर्घवृत्त की विलक्षणता के लिए मूल्यों को प्रतिस्थापित करना
:<math>\begin{align}
m(\varphi)&=\left(111\,132.952\,55\,\varphi^{(\circ)}-16\,038.509\,\sin 2\varphi+16.833\,\sin4\varphi-0.022\,\sin6\varphi+0.000\,03\,\sin8\varphi\right)\mbox{ metres} \\
&= \left(111\,132.952\,55\,\beta^{(\circ)}-5\,346.170\,\sin 2\beta-1.122\,\sin4\beta-0.001\,\sin6\beta-0.5\times10^{-6}\,\sin8\beta\right)\mbox{ metres,}
\end{align}</math>
कहाँ {{math|''φ''<sup>(</sup>°<sup>)</sup> {{=}} {{sfrac|''φ''|1°}}}} है {{mvar|φ}} डिग्री में व्यक्त (और इसी तरह के लिए {{math|''β''<sup>(</sup>°<sup>)</sup>}}).

दीर्घवृत्त पर समानांतरों के बीच की सटीक दूरी पर {{math|''φ''<sub>1</sub>}} और {{math|''φ''<sub>2</sub>}} है {{math|''m''(''φ''<sub>1</sub>) − ''m''(''φ''<sub>2</sub>)}}. WGS84 के लिए दूरी के लिए एक अनुमानित व्यंजक {{math|Δ''m''}} अक्षांश पर वृत्त से ± 0.5° पर दो समानांतरों के बीच {{mvar|φ}} द्वारा दिया गया है

:<math>\Delta m=(111\,133 - 560\cos 2\varphi)\mbox{ metres.}</math>


== क्वार्टर मेरिडियन ==
{{Expand German|Erdquadrant|section=yes|date=May 2021}}
{{see also|Ellipse#Circumference}}
[[File:Longitudinaler Erdquadrant.svg|thumb|एक चौथाई याम्योत्तर या पृथ्वी चतुर्थांश।]]भूमध्य रेखा से ध्रुव की दूरी, चौथाई याम्योत्तर (चतुर्थ-वृत्त के अनुरूप), जिसे पृथ्वी चतुर्थांश के रूप में भी जाना जाता है, है
:<math>m_\mathrm{p} = m\left(\frac \pi 2\right)\,.</math>
यह मीटर और समुद्री मील की ऐतिहासिक परिभाषा का हिस्सा था।

तिमाही याम्योत्तर को दूसरी तरह के पूर्ण अण्डाकार समाकलन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है,
:<math>m_\mathrm{p}=aE(e)=bE(ie').</math>
कहाँ <math>e, e'</math> पहली और दूसरी विलक्षणता_(गणित)#अण्डाकार हैं।

तिमाही याम्योत्तर भी निम्नलिखित सामान्यीकृत श्रृंखला द्वारा दिया गया है:
:<math>m_\mathrm{p} = \frac{\pi(a+b)}4 c_0 = \frac{\pi(a+b)}4 \sum_{j=0}^\infty\left(\frac{(2j-3)!!}{(2j)!!}\right)^2 n^{2j}\,,</math>
(सी के सूत्र के लिए<sub>0</sub>, ऊपर अनुभाग #सामान्यीकृत श्रृंखला देखें।)
यह परिणाम सर्वप्रथम [[जेम्स आइवरी (गणितज्ञ)]] द्वारा प्राप्त किया गया था।<ref>{{Cite journal| author1-link = James Ivory (mathematician)| doi = 10.1017/s0080456800030817| title = दीर्घवृत्त के सुधार के लिए एक नई श्रृंखला| journal = [[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]] | volume = 4| issue = 2| pages = 177&ndash;190| year = 1798| last1 = Ivory | first1 = J. | s2cid = 251572677|url = https://books.google.com/books?id=FaUaqZZYYPAC&pg=PA177}}</ref>
WGS84 दीर्घवृत्त पर तिमाही मध्याह्न रेखा के लिए संख्यात्मक अभिव्यक्ति है
:<math> m_\mathrm{p}=10\,001\,965.729\mbox{ m.}</math>
ध्रुवीय पृथ्वी की परिधि केवल चार गुना चौथाई मध्याह्न रेखा है:
:<math> C_p=4m_p</math>
एक मध्याह्न दीर्घवृत्त की परिधि को एक सुधारक वृत्त परिधि के रूप में भी फिर से लिखा जा सकता है, {{math|''C''<sub>p</sub> {{=}} 2π''M''<sub>r</sub>}}. इसलिए, सुधारात्मक पृथ्वी त्रिज्या है:
:<math>M_r=0.5(a+b)/c_0</math>
के रूप में इसका मूल्यांकन किया जा सकता है {{val|6367449.146|u=m}}.

== दीर्घवृत्ताभ == के लिए व्युत्क्रम मध्याह्न समस्या

कुछ समस्याओं में, हमें उलटी समस्या को हल करने में सक्षम होने की आवश्यकता है: दिया गया {{mvar|m}}, ठानना {{mvar|φ}}. इसे न्यूटन की विधि, पुनरावृति द्वारा हल किया जा सकता है
:<math>\varphi_{i+1} = \varphi_i - \frac{m(\varphi_i) - m}{M(\varphi_i)}\,,</math>
अभिसरण तक। द्वारा एक उपयुक्त प्रारंभिक अनुमान दिया गया है {{math|''φ''<sub>0</sub> {{=}} ''μ''}} कहाँ
:<math>\mu = \frac{\pi}2 \frac m{m_\mathrm{p}}</math>
दिष्टकारी अक्षांश है। ध्यान दें कि इसके लिए श्रृंखला को अलग करने की कोई आवश्यकता नहीं है {{math|''m''(''φ'')}}, चूँकि वक्रता की याम्योत्तर त्रिज्या का सूत्र है {{math|''M''(''φ'')}} का उपयोग इसके बजाय किया जा सकता है।

वैकल्पिक रूप से, मध्याह्न दूरी के लिए हेल्मर्ट की श्रृंखला को देने के लिए वापस किया जा सकता है<ref>Helmert (1880), §1.10</ref><ref name=adams1921>Adams, Oscar S (1921). [https://geodesy.noaa.gov/library/pdfs/Special_Publication_No_67.pdf ''Latitude Developments Connected With Geodesy and Cartography'']. US Coast and Geodetic Survey Special Publication No. 67. p. 127.</ref>
:<math>\varphi = \mu + H'_2\sin2\mu + H'_4\sin4\mu + H'_6\sin6\mu + H'_8\sin8\mu + \cdots</math>
कहाँ
:<math>\begin{align}
H'_2 &= \tfrac{3}{2} n - \tfrac{27}{32} n^3 + \cdots,&
H'_6 &= \tfrac{151}{96} n^3 + \cdots, \\
H'_4 &= \tfrac{21}{16} n^2 - \tfrac{55}{32} n^4 + \cdots,\qquad&
H'_8 &= \tfrac{1097}{512} n^4 + \cdots.
\end{align}</math>
इसी प्रकार, बेसेल की श्रृंखला के लिए {{mvar|m}} के अनुसार {{mvar|β}} देने के लिए वापस किया जा सकता है<ref>Helmert (1880), §5.6</ref>
:<math>\beta = \mu + B'_2\sin2\mu + B'_4\sin4\mu + B'_6\sin6\mu + B'_8\sin8\mu + \cdots,</math>
कहाँ
:<math>\begin{align}
B'_2 &= \tfrac{1}{2} n - \tfrac{9}{32} n^3 + \cdots,&
B'_6 &= \tfrac{29}{96} n^3 - \cdots, \\
B'_4 &= \tfrac{5}{16} n^2 - \tfrac{37}{96} n^4 + \cdots,\qquad&
B'_8 &= \tfrac{539}{1536} n^4 - \cdots.
\end{align}</math>
[[एड्रियन मैरी लीजेंड्रे]] ने दिखाया कि एक गोलभ पर एक जियोडेसिक के साथ की दूरी दीर्घवृत्त की परिधि के साथ की दूरी के समान है।<ref>{{cite book
|year = 1811
|last = Legendre |first = A. M. |author-link = Adrien-Marie Legendre
|title = Exercices de Calcul Intégral sur Divers Ordres de Transcendantes et sur les Quadratures
|language = fr
|trans-title=Exercises in Integral Calculus
|page=[https://archive.org/details/bub_gb_riIOAAAAQAAJ/page/n191 180]
|publisher = Courcier
|location = Paris
|url = https://archive.org/details/bub_gb_riIOAAAAQAAJ
|oclc = 312469983
}}</ref> इस कारण से, के लिए अभिव्यक्ति {{mvar|m}} के अनुसार {{mvar|β}} और ऊपर दिया गया इसका व्युत्क्रम एक दीर्घवृत्ताभ के साथ जियोडेसिक्स के समाधान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है {{mvar|m}} द्वारा प्रतिस्थापित {{mvar|s}}, जियोडेसिक के साथ दूरी, और {{mvar|β}} द्वारा प्रतिस्थापित {{mvar|σ}}, सहायक गोले पर चाप की लंबाई।<ref name=bessel25/><ref>Helmert (1880), Chap. 5</ref> छठे क्रम तक विस्तारित अपेक्षित श्रृंखला चार्ल्स कार्नी द्वारा दी गई है,<ref>{{Cite journal | last1 = Karney | first1 = C. F. F. | doi = 10.1007/s00190-012-0578-z | title = जियोडेसिक्स के लिए एल्गोरिदम| journal = Journal of Geodesy | volume = 87 | pages = 43–55| year = 2013| issue = 1 |arxiv = 1109.4448 |bibcode = 2013JGeod..87...43K | s2cid = 119310141 }} {{open access}} [http://geographiclib.sf.net/geod-addenda.html Addenda].</ref> Eqs। (17) और (21), साथ में {{mvar|ε}} की भूमिका निभा रहे हैं {{mvar|n}} और {{mvar|τ}} की भूमिका निभा रहे हैं {{mvar|μ}}.

== यह भी देखें ==
{{columns-list|colwidth=30em|
* [[History of geodesy]]
* [[Geodesy]]
* [[Reference ellipsoid]]
* [[Paris meridian]] (West Europe-Africa Meridian-arc)
* [[French Geodesic Mission to Lapland]]
* [[French Geodesic Mission]]
* [[Struve Geodetic Arc]]
* [[Rectifying latitude]]
* [[Geodesics on an ellipsoid]]
}}

== संदर्भ ==
{{reflist|30em}}


== बाहरी संबंध ==
* [http://www.in-dubio-pro-geo.de/?file=ellip/marc0&english=1 Online computation of meridian arcs on different geodetic reference ellipsoids]

{{DEFAULTSORT:Meridian Arc}}[[Category: भूमंडल नापने का शास्र]] [[Category: मेरिडियन (भूगोल)]] [[Category: माप का इतिहास]] 



[[Category: Machine Translated Page]]
[[Category:Created On 17/04/2023]]